CN100557329C - 一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉 - Google Patents

一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为它包括辐射加热室、两旋风分离燃烧室、两陶瓷蓄热室和2位4通切换阀；旋风分离燃烧室的燃烧室通过其芯管与辐射加热室的辐射室连通；燃烧器安装于旋风分离燃烧室的燃烧口处；陶瓷蓄热室套装在旋风分离燃烧室的外侧，陶瓷蓄热室通过高温烟气通道和旋风分离燃烧室连通；陶瓷蓄热室通过高温空气管和燃烧器连接；两陶瓷蓄热室分别通过一输气管和2位4通切换阀相连；2位4通切换阀上还连接一空气管和烟气管。本发明具有能以水煤浆或煤粉为燃料、传热效率高、能消除露点腐蚀及体积、重量、占地面积小和生产成本低的优点。

Description

一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉
一、技术领域
本发明涉及一种管式加热炉，尤其涉及一种以水煤浆或煤粉为燃料的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉。
二、背景技术
目前的管式加热炉的结构主要由辐射加热室、燃烧器和对流室组成；辐射加热室包括炉体、炉管，对流室加热室包括外壁和对流管，辐射室和对流室连通；现在的管式加热炉主要以价格较贵的原油为燃料，燃料供给是通过油气燃烧器来实现；同时管式加热炉流室对烟气热量的利用率低，为进一步利用烟气热量，还要安装空气预热器或余热器，但其也只能使排烟温度降低到150℃左右，并且由此使得管式加热炉体积、重量和占地面积都很大，生产成本高；而在排烟温度降低到150℃以下时，烟气中SO2、NOx产生的露点析出液会对对流室中的对流管和烟囱产生露点腐蚀，从而降低管式加热炉的使用寿命。
三、技术内容
针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种以水煤浆或煤粉为燃料、能高效传热、能消除露点腐蚀及体积、重量、占地面积小和生产成本低的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉。
本发明的技术内容是：一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为它包括辐射加热室、两旋风分离燃烧室、燃烧器、两陶瓷蓄热室和2位4通切换阀；
辐射加热室包括炉体和炉管；炉管安装在炉体的辐射室中；
旋风分离燃烧室包括燃烧室筒体、燃烧器、芯管、灰料斗、排灰阀和排灰料管；燃烧器安装于旋风分离燃烧室的燃烧口处；旋风分离燃烧室的燃烧室通过芯管与辐射加热室的辐射室连通；
陶瓷蓄热室包括陶瓷蓄热体和蓄热室墙壁；陶瓷蓄热室套装在旋风分离燃烧室的外侧，陶瓷蓄热室通过高温烟气通道和旋风分离燃烧室连通；陶瓷蓄热室通过高温空气管和燃烧器连接；两陶瓷蓄热室分别通过一输气管和2位4通切换阀相连；2位4通切换阀上还连接一空气管和烟气管。
在上述的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉中旋风分离燃烧室为多个燃烧口，燃烧口处均装有燃烧器。
为提高管式加热炉辐射加热室的传热效能，两旋风分离燃烧室之间的炉体内设有一个以上炉墙，炉墙将辐射室分割成为两个以上腔室，相邻腔室相互连通。
本发明中采用的陶瓷蓄热体可为球形或蜂窝形。
为能将露点析出液收集以达到节能减排的环保作用，在陶瓷蓄热室上连接安装有一凝析液收集器。
为充分利用炉体内辐射室空间进行辐射传热，炉管由原来沿炉体内墙的单排排列改为部分或全部蛇形管多排排列。
本发明中采用的陶瓷蓄热体能耐腐蚀并且可以充分蓄收烟气余热，使排烟温度降到150℃以下，甚至可到常温；烟气中SO2、NOx等酸性气产生的露点析出液通过露点液体收集装置收集，达到节能减排的环保作用，由此可消除温露点析出液对设备的腐蚀，也减少了SO2、NOx的排放，从而减低大气污染。
本发明省去了对流室、空气预热器和余热器，仅保留辐射加热室，充分利用高效辐射传热，并利用两蓄热室交替对辐射加热室供热和回收烟气余热；空气通过蓄热室加热后温度可达800℃甚至更高，该高温空气再和来自燃烧器的燃料混合燃烧，其火焰界限不再明显，使得辐射室内的加热为纯辐射式，提高了炉内温度场均匀性、炉内平均热强度、燃料燃烧效率和炉内传热效率，炉内温度场均匀性、炉内平均热强度和炉内传热效率的提高可减少传热面积，使加热炉的体积缩小，减少占地面积；也使得炉管内介质的流程缩短，由此可节省炉管的使用量，减少建造成本。
在本发明中由于加热后燃烧的空气温度大于等于800℃，为低过剩空气系数燃烧，其系数可达1.05，由此起到了节能的功效，同时也减少了SO2、NOx等酸性气的产生，起到减排的功能。
本发明中左、右两侧的旋风分离燃烧室轮流工作，烟气在炉腔内往复式流动对炉管进行辐射加热，从而使炉内温度场均匀，提高了燃料燃烧效率和炉内传热效率。
本发明与现有技术相比所具有的优点是：
(1)、燃料由高价油气改用为较为廉价的水煤浆或煤粉，可以节省大量燃料费用。
(2)、本发明省去了对流室、空气预热器和余热器，仅有辐射室、旋风分离燃烧蓄热室和蓄热室，炉子外形和结构更加简单，同等负荷炉子体积、重量与占地面积大大减少，制造成本低。
(3)、本发明通过蓄热室完成对高温烟气余热的回收，使烟气可达到常温排放，并使得烟气中对大气造成污染的SO2、NOx等酸性气，在露点以下凝析分离下来收集处理，达到节能减排的目的。
(4)、本发明在使用工作时加入燃烧的空气通过与蓄热室中陶瓷蓄热体进行热量交换，使得其温度升至800℃甚至更高，这样高温的空气在燃烧时的火焰界限不再明显，提高了炉内温度场均匀性、炉内平均热强度、燃料燃烧效率和炉内传热效率，同时也减少了SO2、NOx等酸性气的产生，起到减排的功能。
四、附图说明
图1为本发明结构示意图。
五、具体实施例
下面结合实施例进一步描述本发明：
如图1所示，一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为它包括辐射加热室、两旋风分离燃烧室、两陶瓷蓄热室和2位4通切换阀16；辐射加热室包括炉体1和炉管2；两旋风分离燃烧室之间的炉体1内设有一个炉墙1.2，辐射室被1.1分割成为左、右两个腔室，两腔室相互连通；炉管2单排排列安装在炉体1的辐射室1.1中；旋风分离燃烧室包括燃烧室筒体3、燃烧器4、芯管5、灰料斗6、排灰阀7和排灰料管8；灰料斗6连接在燃烧室筒体3下端，排灰料管8连接在灰料斗6的下端；排灰阀7安装在排灰料管8上为两排灰阀结构；燃烧器4安装于旋风分离燃烧室的燃烧口处；旋风分离燃烧室的燃烧室3.1通过芯管5与辐射加热室的辐射室1.1连通；
陶瓷蓄热室包括球形陶瓷蓄热体9和蓄热室墙壁10；陶瓷蓄热室套装在旋风分离燃烧室的外侧，陶瓷蓄热室通过高温烟气通道11和旋风分离燃烧室连通；高温烟气通道11中装有单向阀12，使烟气只能从旋风分离燃烧室进入陶瓷蓄热室；陶瓷蓄热室上装有一单向阀19，高温空气管13的一端和单向阀19，另一端和燃烧器4连接，在陶瓷蓄热室中加热后的空气只能流向燃烧器4；两陶瓷蓄热室上各连接安装有一凝析液收集器14；输气管15的一端和凝析液收集器14连接，另一端和2位4通切换阀16相连；2位4通切换阀16上还连接一空气管17和烟气管18。
本发明的工作原理是：由切换系统控制使右侧燃烧器停止工作、左侧燃烧器开始工作，燃烧空气经过空气管17、2位4通切换阀16、左侧输气管15和凝析液收集器14进入左侧陶瓷蓄热室中，燃烧空气和球形陶瓷蓄热体9换热后成为高温空气，高温空气经过左侧的单向阀19和高温空气管13输送到左侧燃烧器4，同时水煤浆或煤粉由左侧燃烧器4高速喷入左侧旋风分离燃烧室，水煤浆或煤粉和高温空气在旋转中燃烧，燃烧产生的灰尘经旋流离心分离沿燃烧室筒体3的内壁下落至排料斗6，排灰阀7的上阀打开，灰满至两阀间灰斗时，上阀关闭，下阀打开排灰料，排灰完成后马上打开上阀，进行如此循环排灰；燃烧产生的烟气经气固分离后通过左侧芯管5进入辐射室1.1的左侧腔室，再流向辐射室1.1的右侧腔室，烟气在流动过程中对辐射室内炉管2进行辐射热量传递，达到加热工作的要求；经过传热后的烟气从辐射室1.1的右侧腔室通过右侧芯管5进入右侧燃烧室筒体3，再经过右侧高温烟气通道11和单向阀12进入右侧陶瓷蓄热室，将余热传递给陶瓷蓄热体，再经右侧的凝析液收集器14、输气管15进入和2位4通切换阀16流入烟气管18后排出；在右侧陶瓷蓄热室中析出露点以下的酸性液体由右侧的凝析液收集器14收集；一段时间后由切换系统控制将2位4通切换阀16进行90度旋转换向，并同时使左侧燃烧器停止工作、右侧燃烧器开始工作，燃烧空气经过空气管17、2位4通切换阀16、右侧输气管15和凝析液收集器14进入右侧陶瓷蓄热室中，燃烧空气和球形陶瓷蓄热体9换热后成为高温空气，高温空气经过右侧的单向阀19和高温空气管13输送到右侧燃烧器4，同时水煤浆或煤粉由右侧燃烧器4高速喷入右侧旋风分离燃烧室，水煤浆或煤粉和高温空气在旋转中燃烧，燃烧产生的灰尘经旋流离心分离沿燃烧室筒体3的内壁下落至排料斗6，再对灰尘进行排灰；燃烧产生的烟气经气固分离后通过右芯管5进入辐射室1.1的右侧腔室，再流向辐射室1.1的左侧腔室，烟气在流动过程中对辐射室内炉管2进行辐射热量传递，达到加热工作的要求；经过传热后的烟气从辐射室1.1的左侧腔室通过左侧芯管5进入左侧侧燃烧室筒体3，再经过左侧高温烟气通道11和单向阀12进入左侧陶瓷蓄热室，将余热传递给陶瓷蓄热体，再经左侧的凝析液收集器14、输气管15进入和2位4通切换阀16流入烟气管18后排出；在左侧陶瓷蓄热室中析出露点以下的酸性液体由右侧的凝析液收集器14收集；管式加热炉随后再如此交替运作。
2位4通切换转阀的换向周期可以调节，以达到最佳的燃烧和传热效果，加热炉配备自动点火和温度自动调节装置，能方便地控制炉温，使得操作简便，生产效率高，加热质量稳定，适合大规模连续生产使用。

Claims (6)

1、一种旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为它包括辐射加热室、两旋风分离燃烧室、两陶瓷蓄热室和2位4通切换阀(16)；
辐射加热室包括炉体(1)和炉管(2)；炉管(2)安装在炉体(1)的辐射室(1.1)中；
旋风分离燃烧室包括燃烧室筒体(3)、燃烧器(4)、芯管(5)、灰料斗(6)、排灰阀(7)和排灰料管(8)；燃烧器(4)安装于旋风分离燃烧室的燃烧口处；旋风分离燃烧室的燃烧室(3.1)通过芯管(5)与辐射加热室的辐射室(1.1)连通；
陶瓷蓄热室包括陶瓷蓄热体(9)和蓄热室墙壁(10)；陶瓷蓄热室套装在旋风分离燃烧室的外侧，陶瓷蓄热室通过高温烟气通道(11)和旋风分离燃烧室连通；陶瓷蓄热室通过高温空气管(13)和燃烧器(4)连接；两陶瓷蓄热室分别通过一输气管(15)和2位4通切换阀(16)相连；2位4通切换阀(16)上还连接一空气管(17)和烟气管(18)。
2、根据权利要求1所述的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为两旋风分离燃烧室之间的炉体(1)内设有一个以上炉墙(1.2)，炉墙(1.2)将辐射室(1.1)分割成为两个以上腔室，相邻腔室相互连通。
3、根据权利要求1或2所述的任一旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为在陶瓷蓄热室上连接安装有一凝析液收集器(14)。
4、根据权利要求1所述的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为炉管在辐射室(1.1)内为部分或全部蛇形管多排排列。
5、根据权利要求1或2所述的任一所述的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为陶瓷蓄热体(9)为球形或蜂窝形
6、根据权利要求1或2所述的任一所述的旋风分离燃烧蓄热管式加热炉，其特征为排灰阀(7)在排灰料管(8)上为两排灰阀结构。
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